KR20130063650A

KR20130063650A - 디바이스간 직접 통신 관리 방법

Info

Publication number: KR20130063650A
Application number: KR1020110130129A
Authority: KR
Inventors: 임순용; 양미정; 박애순
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2013-06-17

Abstract

디바이스간 직접 통신 관리 방법이 개시된다. 기지국은 네트워크로부터 전송된 복수의 디바이스들에 대한 D2D(Device-To-Device) 페어링 측정 요청 메시지에 상응하여 랜덤 액세스를 위한 자원을 이용하여 복수의 디바이스들간의 거리 측정을 위한 자원을 할당하고, 자원의 할당 정보를 하향링크를 통해 복수의 디바이스들에게 전송한 후, 복수의 다바이스들 중 적어도 하나의 디바이스로부터 수신한 D2D 페어링 측정 결과를 네트워크에 전송한다. 따라서, 셀내의 무선 자원에 대한 부하를 증가시키지 않고, 측정 절차의 단순화가 가능하며 자원 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

디바이스간 직접 통신 관리 방법{METHOD FOR MANAGING OF DEVICE-TO-DEVICE COMMUNICATION}

본 발명은 디바이스간 직접 통신(device-to-device communication)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 셀룰러 이동통신 기반의 디바이스간 직접 통신에서 디바이스 사이의 직접 통신 상태를 관리하는 디바이스간 직접 통신 관리 방법에 관한 것이다.

최근 다양한 스마트 단말들의 보급에 따라 데이터 트래픽이 급격하게 증가하게 되었고, 이에 따라 네트워크 용량, 데이터 전송률, 서비스 품질 등이 큰 문제로 고려되고 있다. 상기한 문제를 해소하기 위한 방안으로 3GPP LTE(-Advanced)와 같은 차세대 이동통신 시스템에서는 디바이스 사이의 직접 통신, 즉 D2D(Device-to-Device) 통신을 고려하고 있다.

디바이스간 직접 통신(이하, D2D 통신과 혼용)은 기지국을 거치지 않고 인접한 두 디바이스 사이에 직접적인 데이터 송수신을 수행하는 통신 방식을 의미한다. 즉, 두 디바이스가 각각 데이터의 소스(source)와 목적(destination)이 되면서 통신을 수행하게 된다. 이러한 D2D 통신의 개념은 사물통신, 센서 네트워크 또는 WiFi Direct 등의 분야에서도 수용하고 있다.

디바이스란 셀에 포함된 통신 단말을 지칭하는 용어로 단말(UE: User Equipment)과 기능적인 차이는 없으나 두 단말 사이에 직접 통신을 수행하는 경우 해당 단말을 디바이스라 지칭한다.

상호간 통신을 원하는 이동통신 단말들이 지리적으로 인접함에도 불구하고 이동통신 기지국을 통해 통신을 수행해야 했던 종래 기술들과는 달리, D2D 통신은 디바이스 사이에 직접 데이터를 주고받을 수 있으므로 인접 디바이스들 사이의 전송지연 감소 및 데이터 전송률 개선, 이동통신 시스템의 부하 분산 등의 장점을 가진다.

종래의 셀룰러 이동통신 방식에서는 기지국이 생성한 셀에 속한 단말들이 기지국을 통한 통상적인 접속 링크를 통하여 통신을 수행하게 되지만, D2D 통신 방식에서는 디바이스들이 상호간의 데이터 송수신을 기지국을 통하지 않고 직접적으로 수행하게 된다. 이때, 기지국에서 두 디바이스의 D2D 통신 상태를 설정, 유지, 해제하는 관리 기능을 수행하는 것이 필요하다.

그러나, 종래의 D2D 통신 기술에서는 D2D 통신을 위한 디바이스들간의 페어링(pairing) 관리 방법에 대한 구체적인 제시가 없었기 때문에, 셀룰러 이동통신 환경에서 D2D 통신을 효율적으로 수행하기 위해서는 D2D 통신을 수행하는 디바이스들의 구체적인 관리 방법이 요구된다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 디바이스간 직접 통신을 수행하는 디바이스들의 관리를 효율적으로 수행하기 위한 디바이스간 직접 통신 관리 방법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법은, 네트워크로부터 전송된 복수의 디바이스들에 대한 D2D(Device-To-Device) 페어링 측정 요청 메시지에 상응하여 랜덤 액세스를 위한 자원을 이용하여 상기 복수의 디바이스들간의 거리 측정을 위한 자원을 할당하는 단계와, 상기 거리 측정을 위한 자원의 할당 정보를 하향링크를 통해 복수의 디바이스들에게 전송하는 단계 및 상기 복수의 다바이스들 중 적어도 하나의 디바이스로부터 수신한 D2D 페어링 측정 결과를 네트워크에 전송하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 복수의 디바이스들간의 거리 측정을 위한 자원을 할당하는 단계는, PRACH(Physical Random Access Channel)을 할당할 수 있다.

여기서, 상기 거리 측정을 위한 자원의 할당 정보를 하향링크를 통해 복수의 디바이스들에게 전송하는 단계는, 상기 거리 측정을 위한 자원에 상응하는 전용 프리앰블 인덱스(dedecated preamble index), PRACH 마스크 인덱스(PRACH mask index), 송신 전력(transmission power), 송신 디바이스 TA(Timing Advance), 송신/수신 구분자 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 DCI(Downlink Control Information)를 전송할 수 있다.

여기서, 상기 송신 전력은 상기 복수의 디바이스들 중 송신 디바이스에서 전송한 거리 측정용 프리앰블을 수신하는 수신 디바이스의 위치에 상응하여 설정될 수 있다.

여기서, 상기 거리 측정을 위한 자원의 할당 정보를 하향링크를 통해 복수의 디바이스들에게 전송하는 단계는, 상기 복수의 디바이스들의 거리 측정 주기의 설정 정보를 상기 자원의 할당 정보와 같이 전송할 수 있다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법은, 네트워크에 의해 수행되는 디바이스간 직접 통신 관리 방법으로 D2D(Device-To-Device) 통신을 요청한 복수의 디바이스들간의 거리 측정을 지시하는 메시지를 전송하는 단계와, 상기 거리 측정을 지시하는 메시지에 상응하는 거리 측정 결과를 수신하는 단계 및 상기 거리 측정 결과를 미리 설정된 페어링 기준과 비교한 결과에 기초하여 상기 복수의 디바이스들간의 페어링 제어를 위한 제어 명령을 전송하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 복수의 디바이스들간의 페어링 제어를 위한 제어 명령을 전송하는 단계는, 상기 거리 측정 결과가 상기 페어링 기준을 만족하는 경우에만 상기 복수의 디바이스들간의 연결이 설정되도록 하는 제어 명령을 전송할 수 있다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법은, 디바이스에 수행되는 디바이스간 페어링 관리 방법으로, 제1 디바이스가 하향링크를 통해 제2 디바이스와의 거리 측정을 위한 자원 할당 정보를 수신하는 단계 및 상기 제1 디바이스가 수신한 상기 자원 할당 정보에 기초하여 상기 제2 디바이스로 거리 측정을 위한 프리앰블(preamble)을 전송하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 제2 디바이스로 거리 측정을 위한 프리앰블을 전송하는 단계는, 상기 제1 디바이스가 수신한 상기 자원 할당 정보에 기초하여 상기 프리앰블의 송신 전력을 설정한 후, 송신 전력이 설정된 프리앰블을 PRACH(Physical Random Access Channel)를 통해 상기 제2 단말에 전송할 수 있다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 본 발명의 또 다른 측면에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법은, 디바이스에서 수행되는 디바이스간 직접 통신 관리 방법으로, 제2 디바이스가 제1 디바이스와의 거리 측정을 위한 자원 할당 정보를 수신하는 단계와, 상기 제2 디바이스가 상기 제1 디바이스로부터 거리 측정을 위한 프리앰블을 수신하는 단계 및 상기 제2 디바이스가 수신한 상기 자원 할당 정보 및 상기 거리 측정을 위한 프리앰블에 기초하여 상기 제1 디바이스와의 거리를 측정한 후, 측정된 거리 정보를 전송하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 제2 디바이스가 제1 디바이스와의 거리 측정을 위한 자원 할당 정보를 수신하는 단계는, 상기 제2 디바이스가 거리 측정을 위한 자원에 상응하는 전용 프리앰블 인덱스(dedecated preamble index), PRACH 마스크 인덱스(PRACH mask index), 송신 전력(transmission power), 송신 디바이스 TA(Timing Advance), 송신/수신 구분자 정보 중 적어도 하나의 정보를 수신할 수 있다.

여기서, 상기 측정된 거리 정보를 전송하는 단계는 상기 제2 디바이스가 상기 송신 디바이스 TA와 상기 거리 측정을 위한 프리앰블을 수신한 시간에 기초하여 상기 제1 디바이스와의 거리를 산출할 수 있다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 본 발명의 또 다른 측면에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법은, 네트워크의 D2D(Device-To-Device) 관리 기능이 복수의 디바이스들간의 거리 측정을 지시하는 메시지를 기지국에 전송하는 단계와, 상기 기지국이 상기 거리 측정을 지시하는 메시지에 상응하여 랜덤 액세스를 위한 자원을 이용하여 상기 복수의 디바이스들간의 거리 측정을 위한 자원을 할당한 후 할당한 자원 정보를 상기 복수의 디바이스들에게 전송하는 단계와, 상기 복수의 디바이스들이 상기 자원 할당 정보에 기초하여 상기 복수의 디바이스들간의 거리를 측정한 후 거리 측정 결과를 상기 기지국에 전송하는 단계와, 상기 기지국이 상기 거리 측정 결과를 상기 D2D 관리 기능에 전송하는 단계 및 상기 D2D 관리 기능이 상기 거리 측정 결과를 미리 설정된 페어링 기준과 비교하고 비교 결과에 기초하여 상기 복수의 디바이스들간의 페어링을 제어하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 할당한 자원 정보를 상기 복수의 디바이스들에게 전송하는 단계는, 상기 기지국이 상기 복수의 디바이스들간의 거리 측정을 위한 자원으로 PRACH(Physical Random Access Channel)를 할당할 수 있다.

상술한 바와 같은 디바이스간 직접 통신 관리 방법에 따르면, D2D 통신을 요청하는 디바이스가 송신 전력이 제어된 PRACH를 이용하여 거리를 측정하고 측정된 결과를 기지국을 통해 DMF(D2D Management Function)에 전송하면, DMF는 측정 결과과 페어링 기준을 만족하는가를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 D2D 페어의 페어링을 제어한다. 또한, D2D 페어가 직접 통신을 수행하는 과정에서도 D2D 페어의 거리를 측정하고, 측정 결과에 기초하여 D2D 페어의 페어링 유지 또는 해제를 관리한다.

본 발명의 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법에서는 D2D 페어의 측정을 위해 측정 자원을 추가적으로 할당하지 않고 일반 단말의 랜덤 액세스를 위한 전용 프리앰블(dedicated preamble)을 사용함으로써, 셀내의 무선 자원에 대한 부하를 증가시키지 않을 수 있고, 측정 절차의 단순화가 가능하며 자원 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법이 적용되는 네트워크 환경을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법에서 D2D 통신을 수행할 두 디바이스간의 근접성을 측정하는 절차를 나타내는 메시지 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 과정에서 디바이스의 송신 전력 제어를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 다른 디바이스간 직접 통신 관리 방법이 실행되는 DMF의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법이 실행되는 기지국의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법이 실행되는 송신 디바이스의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법이 실행되는 수신 디바이스의 동작을 나타내는 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

본 출원에서 사용하는 디바이스 또는 단말은 이동국(MS), 사용자 장비(UE; User quipment), 사용자 터미널(UT; User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 터미널, 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS; Subscriber Station), 무선 기기(wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선송수신유닛(WTRU; Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일 또는 다른 용어들로서 지칭될 수 있다. 디바이스 또는 단말의 다양한 실시예들은 셀룰러 전화기, 무선 통신 기능을 가지는 스마트 폰, 무선 통신 기능을 가지는 개인 휴대용 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 기능을 가지는 디지털 카메라와 같은 촬영장치, 무선 통신 기능을 가지는 게이밍 장치, 무선 통신 기능을 가지는 음악저장 및 재생 가전제품, 무선 인터넷 접속 및 브라우징이 가능한 인터넷 가전제품뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합들을 통합하고 있는 휴대형 유닛 또는 단말기들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 출원에서 사용하는 기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정되거나 이동하는 지점을 말하며, 베이스 스테이션(base station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point), 릴레이(relay) 및 펨토셀(femto-cell) 등을 통칭하는 용어일 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법을 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 두 단말간에 D2D 통신을 수행하기 위해서 각 디바이스는 D2D 통신에 사용할 무선 자원을 할당받아야 한다. 무선 자원은 셀의 자원으로 다수의 단말들이 경쟁적으로 할당 받게 되고, 할당받은 자원은 다른 단말들과 배타적으로 사용할 수 있다.

한편, D2D 통신을 수행하기 위해서는 두 단말 사이의 거리가 일정 거리 이내이어야만 한다. 따라서, D2D 통신을 관리하기 위해서는 단말 사이의 거리를 측정하는 방법 및 거리 측정 결과에 기초하여 D2D 통신을 수행하는 단말을 관리하는 방법이 요구된다.

본 발명의 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법에서는 D2D 통신을 수행할 단말간의 거리를 측정하기 위해 상향링크(Uplink)의 PRACH(Physical Random Access Channel) 무선 자원을 사용한다.

PRACH는 셀룰러 통신(예를 들면, LTE 또는 LTE-Advanced)에서 전송채널의 전송을 위해 사용되는 물리채널의 하나로, 특히 단말의 랜덤 액세스(random access)를 위하여 셀에 할당되어 있는 시간-주파수 자원의 집합이다.

한편, 일반적인 셀룰러 통신에서 단말은 무선 접속망과 통신을 수행하기 위해 셀과 동기를 획득하고, 셀 시스템 정보(cell system information)라 불리는 정보를 수신하여 복호한 후, 복호화된 정보에 기초하여 랜덤 액세스 과정을 거쳐서 셀에 접속하게 된다.

구체적으로, 랜덤 액세스 과정은 기지국이 단말의 전송 타이밍을 추정할 수 있도록 단말이 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 기지국에 전송하고, 기지국은 단말로부터 수신한 랜덤 액세스 프리앰블에 기초하여 추정한 타이밍을 기반으로 단말이 전송 타이밍을 조절할 수 있도록 TA(Timing Advance) 명령을 포함하는 랜덤 액세스 응답(random access response)을 단말에 전송한다.

단말은 기지국으로부터 수신한 랜덤 액세스 응답에 포함된 TA 명령에 기초하여 상향링크 타이밍을 조절한다. 이후, 단말은 TA가 맞춰진 시간을 기준으로 상향링크 전송을 수행한다.

랜덤 액세스 프리앰블 전송의 주요 목적은 기지국에 랜덤 액세스 시도가 있음을 알리고, 기지국이 단말과 지기국 사이의 전송 지연을 추정할 수 있도록 하기 위한 것으로, 랜덤 액세스 프리앰블이 전송되는 시간-주파수 자원이 PRACH 이다. 여기서, 기지국은 어떤 시간-주파수 자원이 랜덤 액세스 프리앰블 전송에 사용될 수 있는가를 모든 단말에게 시스템 정보(예를 들면, SIB-2: System Information Block-2)를 통하여 방송한다.

한편, D2D 통신을 수행할 디바이스가 상향링크 무선자원을 사용하여 측정 데이터를 전송하는 경우에도 일반 단말과 동일하게 전송 타이밍을 상향링크 TA에 따라 조절한다. 이와 같이 디바이스가 TA 값이 고려된 시간에 상향링크 전송을 수행해야만 다른 신호로부터 간섭을 받지 않거나 다른 신호에 간섭을 주지 않게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법이 적용되는 네트워크 환경을 나타내는 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법은 소정 셀(210)에 위치하여 상기 소정 셀(210)을 관장하는 기지국(200)을 통하지 않고 디바이스들(310, 320)간에 D2D 통신을 수행하는 경우에 적용될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법에서는 D2D 통신을 수행하고자 하는 디바이스들 또는 D2D 통신을 수행하고 있는 디바이스들의 연결 설정, 유지 및 해제의 관리를 담당하는 구성요소로 코어 네트워크(CN: Core Network)(110)에 구비되는 D2D 관리 기능(D2D Management Function, 이하 'DMF'라 약칭함)(100)을 정의한다. 여기서, DMF(100)는 코어 네트워크(110)에 위치하는 별도의 독립적인 장치로 구현될 수도 있고, 코어 네트워크(110)에 위치하는 소정 네트워크 장치에 하나의 기능으로 추가되는 형식으로 구성될 수도 있다.

이하, 설명의 편의를 위해 D2D 통신을 수행하고자 하는 디바이스들 또는 D2D 통신을 수행하고 있는 디아비스들을 'D2D 페어'라 지칭한다.

DMF(100)는 D2D 페어(310, 320)의 페어링(pairing)을 위한 기준을 관리하고, 상기 기준에 따라 D2D 페어(310, 320)의 페어링을 관리한다. 여기서, 페어링은 D2D 페어가 서로 통신 링크를 설정하여 직접 통신을 수행하는 것을 의미한다.

DMF(100)는 D2D 페어링 요청이 수신되면, 해당 D2D 페어(310, 320)의 거리 측정 명령을 기지국(200)에 전송하고, 기지국(200)을 통해 전송된 해당 D2D 페어(310, 320)의 거리 측정 결과에 기초하여 D2D 페어(310, 320)의 페어링 설정을 승인하거나 승인하지 않는다.

또는, DMF(100)는 기지국(200)으로부터 현재 D2D 통신을 수행하고 있는 D2D 페어의 거리 측정 결과를 미리 설정된 주기마다 제공받고 제공받은 거리 측정 결과에 기초하여 D2D 페어의 페어링 유지 또는 해제 여부를 결정할 수 있다. 이를 위해 DMF(100)는 D2D 페어의 거리 측정 명령을 기지국(200)에 전송할 때, 거리 측정 주기를 설정하고, 설정된 거리 측정 주기를 거리 측정 명령에 포함시켜 전송할 수 있다.

기지국(200)은 DMF(100)로부터 제공된 D2D 거리 측정 명령에 상응하여 해당 디바이스들(310, 320)에게 거리 측정 명령을 전송한다. 여기서, 기지국(200)은 디바이스간 PRACH 전송을 통한 거리 측정을 위하여 PRACH에 전송되는 프리앰블을 할당하고, 프리앰블 전달을 위한 할당 정보를 DCI(Downlink Control Information)에 포함시켜 해당 디바이스들(310, 320)에게 전송할 수 있다.

또한, 기지국(200)은 D2D 페어(310, 320) 중 어느 하나의 디바이스(예를 들면, 310)로부터 전송된 거리 측정 결과를 DMF(100)에 전달하고, DMF(100)로부터 전송된 D2D 페어링 관리 명령을 해당 디바이스들(310, 320)에게 전송한다. 여기서, D2D 페어링 관리 명령은 D2D 페어(310, 320)의 페어링 설정, 유지 또는 해제 명령을 포함할 수 있다.

D2D 통신을 수행할 디바이스들(310, 320) 또는 D2D 통신을 수행하고 있는 디바이스들은 기지국으로부터 수신한 DCI에 기초하여 PRACH를 통한 거리 측정을 수행하고, 거리 측정 결과를 기지국에 전송한 후, 기지국으로부터 전송된 D2D 페어링 관리 명령에 기초하여 D2D 페어링을 설정하거나, D2D 페어링을 유지 또는 해제한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법에서 D2D 통신을 수행할 두 디바이스간의 근접성을 측정하는 절차를 나타내는 메시지 순서도이다.

도 2를 참조하면, DMF(100)는 D2D 통신을 요청한 두 디바이스(310, 320)의 거리 측정을 지시하는 D2D 페어링 측정 요청(D2D Pairing Measurement Request) 메시지를 기지국(200)에 전송한다(S201). 여기서, DMF(100)는 D2D 페어링 측정 요청을 기지국(200)에 전송시 미리 설정된 측정 주기에 따라 D2D 페어(310, 320)가 주기적으로 거리 측정을 수행하도록 하거나, 일회만 거리 측정을 수행하도록 측정 주기를 설정한 후 설정된 측정 주기 정보를 포함시켜 상기 D2D 페어링 측정 요청을 전송할 수 있다.

기지국(200)은 DMF(100)로부터 수신한 D2D 페어링 측정 요청 메시지에 상응하여 디바이스(310) 및 디바이스(320)에 디바이스 측정 명령을 전송한다(S203). 여기서, 기지국(200)은 디바이스간 PRACH 전송을 통한 거리 측정을 위하여 PRACH를 통해 전송되는 프리앰블을 할당하고, 프리앰블 전달을 위한 할당 정보를 DCI(Downlink Control Information)에 포함시켜 해당 디바이스들에게 전송한다.

DCI는 D2D 통신을 수행하고자 하는 두 디바이스(310, 320)에게 전송되며, 전용 프리앰블 인덱스(dedicated preamble index), PRACH 마스크 인덱스(PRACH mask index), 송신 전력(Transmission Power) 정보, 송신 디바이스 TA(Timing Advance) 정보, 송신/수신 구분자 정보를 포함할 수 있다.

여기서, 전용 프리앰블 인덱스(dedicated preamble index) 및 PRACH 마스크 인덱스(PRACH mask index)는 LTE 시스템에서 사용되는 인덱스와 동일하게 사용될 수 있다. 즉, 전용 프리앰블 인덱스는 소정 셀에서 사용하는 전용 프리앰블 영역에서 선정된 프리앰블을 지시할 수 있고, PRACH 마스크 인덱스는 PRACH가 전송되는 서브프레임의 정보를 나타낼 수 있다.

송신 전력 정보는 D2D 디바이스들(310, 320)간의 거리 측정시 수행되는 프리앰블 전송을 위한 송신 전력 제어 정보로서 D2D 디바이스들(310, 320)간의 거리에 상응하는 전력량으로 프리앰블을 전송하도록 하기 위한 제어 정보이다.

송신 디바이스 TA는 송신 디바이스(320)의 프리앰블 전송 시각을 나타내기 위한 것으로, 송신 디바이스(320)에서 송신한 프리앰블을 수신한 수신 디바이스(310)에서 송신 디바이스와 거리를 산출하기 위해 사용된다. 즉, D2D 페어간의 거리를 측정하는 수신 디바이스(310)는 송신 디바이스(320)로부터 전송된 프리앰블을 수신한 시간과 프리앰블을 전송한 시간의 차이를 이용하여 송신 디바이스(320)와의 거리를 산출한다.

송신/수신 구분자는 프리앰블을 송신하는 디바이스와 프리앰블을 수신하는 디바이스를 구별하기 위한 식별 정보로서, 수신 디바이스(310)가 측정을 하고, 그 측정값을 기지국(200)에 전송한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 과정에서 디바이스의 송신 전력 제어를 설명하기 위한 개념도이다.

도 3을 참조하면, D2D 페어인 두 디바이스(310, 320)는 셀내(210)에서 서로 인접한 거리에 위치하고 있다. 이때, 두 디바이스(310, 320)가 기지국(200)으로부터 수신한 DCI에 기초하여 PRACH를 통해 상호간의 거리를 측정하는 경우, 기지국은 송신 디바이스(320)가 PRACH를 통해 송신하는 프리앰블의 송신 전력을 수신 디바이스(310)의 위치에 상응하여 설정한다.

예를 들어, 송신 디바이스(320)가 수신 디바이스(310)에 PRACH를 전송하는 경우 기지국(200)은 송신되는 PRACH의 송신 전력이 수신 디바이스(310)의 영역까지만 도달하고, 그 외의 영역으로 벗어나지 않도록 송신 전력을 설정한다.

도 3에서 일반 단말(330) 및 송신 디바이스(320)가 동일한 시간-주파수 자원을 가지는 PRACH를 전송하는 경우 송신 디바이스(320)에서 전송하는 PRACH는 수신 디바이스(310)의 영역까지만 도달하도록 송신 전력이 설정되어 있으므로, 일반 단말(330)이 전송하는 PRACH에 전혀 간섭을 미치지 않게 된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법에서는 거리 측정을 위해 PRACH을 사용하고, D2D 페어(310, 320)의 PRACH 전송시 송신 디바이스(320)의 송신 전력을 수신 디바이스(310)의 영역에 상응하여 설정함으로써, 셀 내의 간섭을 최소화 할 수 있으며 PRACH 자원의 과부하를 회피할 수 있고, 프리앰블의 재사용 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법에서는 D2D 페어(310, 320)의 거리 측정을 위해 PRACH 자원만을 사용함으로써, 셀내(210)의 무선 자원에 대한 부하를 증가시키지 않을 수 있고, 측정 절차를 단순화할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 다른 디바이스간 직접 통신 관리 방법이 실행되는 DMF의 동작을 나타내는 흐름도이다.

도 4를 참조하면, DMF는 D2D 통신을 요청한 D2D 페어의 거리 측정을 지시하는 D2D 페어링 측정 요청(D2D Pairing Measurement Request) 메시지를 기지국에 전송한다(S401). 여기서, DMF는 D2D 페어링 측정 요청을 기지국에 전송시 D2D 페어링 측정 주기 정보를 D2D 페어링 측정 요청에 포함시켜 기지국에 전송할 수 있다.

이후, DMF는 기지국으로부터 D2D 페어링 측정 결과를 수신하고(S403), 수신한 D2D 페어링 측정 결과를 페어링 기준과 비교하여 수신한 D2D 페어링 측정 결과가 페어링 기준을 만족하는가를 판단한다(S405). 여기서, DMF는 D2D 페어의 페어링 설정, 유지 또는 해제를 위한 페어링 기준을 지속적으로 관리하고, 상기 페어링 기준은 예를 들어, D2D 페어의 거리가 될 수 있다.

단계 S405에서 판단결과, 수신한 D2D 페어링 측정 결과가 페어링 기준을 만족하면, DMF는 D2D 페어의 현재 상태에 따라 페어링의 설정을 지시하거나, 페어링 설정을 유지하도록 하는 페어링 관리 명령을 기지국에 전송한다(S407). 여기서, DMF는 D2D 페어가 현재 연결되지 않은 초기 상태인 경우 D2D 페어의 페어링 설정을 지시하는 페어링 관리 명령을 기지국에 전송할 수 있고, D2D 페어가 현재 페어링된 상태인 경우 D2D 페어의 페어링을 유지하도록 지시하는 페어링 관리 명령을 기지국에 전송할 수 있다.

또는, 단계 S405에서 판단결과, 수신한 D2D 페어링 측정 결과가 페어링 기준을 만족하지 않는 경우, DMF는 D2D 페어의 현재 상태에 따라 페어링이 설정되지 않도록 지시하거나, 페어링 설정을 해제하도록 하는 페어링 관리 명령을 기지국에 전송한다(S409). 여기서, DMF는 D2D 페어가 현재 연결되지 않은 초기 상태인 경우 D2D 페어의 페어링이 설정되지 않도록 하는 페어링 관리 명령을 기지국에 전송할 수 있고, D2D 페어가 현재 페어링된 상태인 경우 D2D 페어의 페어링 해제를 지시하는 페어링 관리 명령을 기지국에 전송할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법이 실행되는 기지국의 동작을 나타내는 흐름도이다.

먼저, 기지국은 DMF로부터 D2D 페어의 거리 측정을 지시하는 D2D 페어링 측정 요청 메시지를 수신하면(S501), 이에 상응하여 D2D 페어간 거리 측정에 사용될 프리앰블을 할당하고, 프리앰블 전달을 위한 할당 정보를 DCI(Downlink Control Information)에 포함시켜 해당 디바이스들에게 전송한다(S503).

여기서, 기지국은 DCI에 전용 프리앰블 인덱스(dedicated preamble index), PRACH 마스크 인덱스(PRACH mask index), 송신 전력(Transmission Power) 정보, 송신 디바이스 TA(Timing Advance) 정보, 송신/수신 구분자 정보를 포함시켜 해당 디바이스들에 전송할 수 있다.

또한, 기지국은 DMF의 명령에 따라 D2D 페어의 거리 측정 주기를 설정하여 해당 디바이스들에게 전송할 수도 있다.

이후, 기지국은 D2D 페어 중 어느 하나의 디바이스(수신 디바이스)로부터 D2D 페어링 측정 결과를 수신하고(S505), 수신한 D2D 페어링 측정 결과를 DMF에 전송한다(S507). 여기서, 기지국은 설정한 D2D 페어의 거리 측정 주기마다 상기 디바이스로부터 D2D 페어링 측정 결과를 수신하여 DMF에 전송할 수도 있다.

기지국은 상기한 바와 같이 D2D 디바이스로부터 수신한 D2D 페어링 측정 결과를 DMF에 전송한 후, DMF로부터 D2D 페어링 관리 명령이 수신되면, 수신한 D2D 페어링 관리 명령을 해당 D2D 디바이스들에게 전송한다(S509).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법이 실행되는 디바이스의 동작을 나타내는 흐름도로서, D2D 페어 중 송신 디바이스의 동작을 나타내는 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 먼저 송신 디바이스는 기지국으로부터 DCI를 수신한다(S601).

이후, 송신 디바이스는 수신한 DCI에 포함된 송신/수신 구분자 정보를 이용하여 송신 디바이스 및 수신 디바이스를 식별하고, DCI에 포함된 전용 프리앰블 인덱스 및 PRACH 마스크 인덱스를 이용하여 전송할 프리앰블을 위한 자원 할당 정보를 획득한 후, 할당된 자원을 이용하여 프리앰블을 수신 디바이스에 전송한다(S603). 여기서, 송신 디바이스는 DCI에 포함된 송신 전력 정보에 기초하여 전송할 프리앰블의 전력을 조정한 후 수신 디바이스에 전송할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간 직접 통신 관리 방법이 실행되는 디바이스의 동작을 나타내는 흐름도로서, D2D 페어 중 수신 디바이스의 동작을 나타내는 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 먼저 수신 디바이스는 기지국으로부터 DCI를 수신하고(S701), 송신 디바이스로부터 프리앰블을 수신한 후 수신한 DCI에 포함된 정보를 이용하여 송신 디바이스와의 거리를 산출한다(S703). 여기서, 수신 디바이스는 기지국으로부터 수신한 DCI에 포함된 송신/수신 구분자를 이용하여 송신 디바이스 및 수신 디바이스를 식별할 수 있고, DCI에 포함된 송신 디바이스 TA 정보를 이용하여 송신 디바이스가 프리앰블을 전송한 시간을 획득한 후 프리앰블을 수신한 시간과의 차이를 산출하여 D2D 페어의 거리를 산출할 수 있다.

수신 디바이스는 상기한 바와 같은 방법을 통해 산출한 거리 정보를 D2D 페어링 측정 결과로 기지국에 전송한다(S705).

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : D2D Management Function 110 : 코어 네트워크
200 : 기지국 210 : 셀
310 : (송신)디바이스 320 : (수신)디바이스

Claims

네트워크로부터 전송된 복수의 디바이스들에 대한 D2D(Device-To-Device) 페어링 측정 요청 메시지에 상응하여 랜덤 액세스를 위한 자원을 이용하여 상기 복수의 디바이스들간의 거리 측정을 위한 자원을 할당하는 단계;
상기 거리 측정을 위한 자원의 할당 정보를 하향링크를 통해 복수의 디바이스들에게 전송하는 단계; 및
상기 복수의 다바이스들 중 적어도 하나의 디바이스로부터 수신한 D2D 페어링 측정 결과를 네트워크에 전송하는 단계를 포함하는 디바이스간 직접 통신 관리 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 디바이스들간의 거리 측정을 위한 자원을 할당하는 단계는, PRACH(Physical Random Access Channel)을 할당하는 것을 특징으로 하는 디바이스간 직접 통신 관리 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 거리 측정을 위한 자원의 할당 정보를 하향링크를 통해 복수의 디바이스들에게 전송하는 단계는,
상기 거리 측정을 위한 자원에 상응하는 전용 프리앰블 인덱스(dedecated preamble index), PRACH 마스크 인덱스(PRACH mask index), 송신 전력(transmission power), 송신 디바이스 TA(Timing Advance), 송신/수신 구분자 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 DCI(Downlink Control Information)를 전송하는 것을 특징으로 하는 디바이스간 직접 통신 관리 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 송신 전력은 상기 복수의 디바이스들 중 송신 디바이스에서 전송한 거리 측정용 프리앰블을 수신하는 수신 디바이스의 위치에 상응하여 설정되는 것을 특징으로 하는 디바이스간 직접 통신 관리 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 거리 측정을 위한 자원의 할당 정보를 하향링크를 통해 복수의 디바이스들에게 전송하는 단계는,
상기 복수의 디바이스들의 거리 측정 주기의 설정 정보를 상기 자원의 할당 정보와 같이 전송하는 것을 특징으로 하는 디바이스간 직접 통신 관리 방법.
네트워크에서 수행되는 디바이스간 직접 통신 관리 방법에 있어서,
D2D(Device-To-Device) 통신을 요청한 복수의 디바이스들간의 거리 측정을 지시하는 메시지를 전송하는 단계;
상기 거리 측정을 지시하는 메시지에 상응하는 거리 측정 결과를 수신하는 단계; 및
상기 거리 측정 결과를 미리 설정된 페어링 기준과 비교한 결과에 기초하여 상기 복수의 디바이스들간의 페어링 제어를 위한 제어 명령을 전송하는 단계를 포함하는 디바이스간 직접 통신 관리 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 복수의 디바이스들간의 페어링 제어를 위한 제어 명령을 전송하는 단계는,
상기 거리 측정 결과가 상기 페어링 기준을 만족하는 경우에만 상기 복수의 디바이스들간의 연결이 설정되도록 하는 제어 명령을 전송하는 것을 특징으로 하는 디바이스간 직접 통신 관리 방법.
디바이스에서 수행되는 디바이스간 직접 통신 관리 방법에 있어서,
제1 디바이스가 하향링크를 통해 제2 디바이스와의 거리 측정을 위한 자원 할당 정보를 수신하는 단계; 및
상기 제1 디바이스가 수신한 상기 자원 할당 정보에 기초하여 상기 제2 디바이스로 거리 측정을 위한 프리앰블(preamble)을 전송하는 단계를 포함하는 디바이스간 직접 통신 관리 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 제2 디바이스로 거리 측정을 위한 프리앰블을 전송하는 단계는,
상기 제1 디바이스가 수신한 상기 자원 할당 정보에 기초하여 상기 프리앰블의 송신 전력을 설정한 후, 송신 전력이 설정된 프리앰블을 PRACH(Physical Random Access Channel)를 통해 상기 제2 단말에 전송하는 것을 특징으로 하는 디바이스간 직접 통신 관리 방법.
디바이스에서 수행되는 디바이스간 직접 통신 관리 방법에 있어서,
제2 디바이스가 제1 디바이스와의 거리 측정을 위한 자원 할당 정보를 수신하는 단계;
상기 제2 디바이스가 상기 제1 디바이스로부터 거리 측정을 위한 프리앰블을 수신하는 단계; 및
상기 제2 디바이스가 수신한 상기 자원 할당 정보 및 상기 거리 측정을 위한 프리앰블에 기초하여 상기 제1 디바이스와의 거리를 측정한 후, 측정된 거리 정보를 전송하는 단계를 포함하는 디바이스간 직접 통신 관리 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 제2 디바이스가 제1 디바이스와의 거리 측정을 위한 자원 할당 정보를 수신하는 단계는, 상기 제2 디바이스가 거리 측정을 위한 자원에 상응하는 전용 프리앰블 인덱스(dedecated preamble index), PRACH 마스크 인덱스(PRACH mask index), 송신 전력(transmission power), 송신 디바이스 TA(Timing Advance), 송신/수신 구분자 정보 중 적어도 하나의 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 디바이스간 직접 통신 관리 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 측정된 거리 정보를 전송하는 단계는
상기 제2 디바이스가 상기 송신 디바이스 TA와 상기 거리 측정을 위한 프리앰블을 수신한 시간에 기초하여 상기 제1 디바이스와의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 디바이스간 직접 통신 관리 방법.
네트워크의 D2D(Device-To-Device) 관리 기능이 복수의 디바이스들간의 거리 측정을 지시하는 메시지를 기지국에 전송하는 단계;
상기 기지국이 상기 거리 측정을 지시하는 메시지에 상응하여 랜덤 액세스를 위한 자원을 이용하여 상기 복수의 디바이스들간의 거리 측정을 위한 자원을 할당한 후 할당한 자원 정보를 상기 복수의 디바이스들에게 전송하는 단계;
상기 복수의 디바이스들이 상기 자원 할당 정보에 기초하여 상기 복수의 디바이스들간의 거리를 측정한 후 거리 측정 결과를 상기 기지국에 전송하는 단계;
상기 기지국이 상기 거리 측정 결과를 상기 D2D 관리 기능에 전송하는 단계; 및
상기 D2D 관리 기능이 상기 거리 측정 결과를 미리 설정된 페어링 기준과 비교하고 비교 결과에 기초하여 상기 복수의 디바이스들간의 페어링을 제어하는 단계를 포함하는 디바이스간 직접 통신 관리 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 할당한 자원 정보를 상기 복수의 디바이스들에게 전송하는 단계는,
상기 기지국이 상기 복수의 디바이스들간의 거리 측정을 위한 자원으로 PRACH(Physical Random Access Channel)를 할당하는 것을 특징으로 하는 디바이스간 직접 통신 관리 방법.